天才有两种:一种是普通的天才,他们做出了伟大的工作,但让别人觉得只要他们足够努力,他们也能做到;另一种是像魔术师一样的天才,他们做的事情你甚至无法想象。费曼就是一个魔术师。
——汉斯·贝特(1967年诺贝尔物理学奖获得者)
理查德·费曼(1918年5月11日-1988年2月15日)是一位魔术师般的天才。
○ 出生100年的费曼在1965年获得诺贝尔物理学奖后不久就在欧洲核子研究中心发表演讲。|图片来源:CERN
费曼于1918年5月11日出生于美国纽约皇后区。从小就热爱科学的费曼非常聪明,小时候并没有被贴上“天才”的标签。然而伟大物理学家解说,小费曼与其他聪明孩子不同的是,他对一切都非常好奇。好奇心使费曼一生在追求真理的过程中似乎拥有无穷的能量。他总是乐于尝试了解周围的一切。
他的博士导师约翰·惠勒曾回忆道:“费曼精力极大,对各种问题都充满兴趣。”费曼的好奇心让他不太在意自己是否错了伟大物理学家解说,只想找到解决问题的方法。他当然知道自己有时也会犯错误。
勇于挑战权威
不过,纯粹的好奇心并不是费曼成为传奇的唯一原因。他还有一种非常罕见的气质,那就是从不屈服于权威,无论是在物理还是生活中。他总是蔑视官僚主义,无视专家的意见,敢于在最杰出的科学家面前表达不同的意见。有一次他读了一些专家的论文,发现它们是错误的,这耽误了他对放射性形式的β衰变的理解。于是他发誓——再也不会因为“听专家的话”而犯错误。
费曼年少时就已展现出超凡的物理天赋,博士毕业前就被邀请参加曼哈顿计划,工作内容是协助计算核爆炸的强度。(在曼哈顿计划期间,他与物理学家贝特共同推导出“贝特—费曼效率公式”)。费曼突然发现,与自己共事的科学家竟然是爱因斯坦、泡利等量子力学的先驱。但尽管当时的费曼只是一名初出茅庐的物理学家,但他并不在意与自己打交道的是谁。
○拉尔夫(左)和费曼(右)。| 图片来源:
学术贡献
然而费曼愤世嫉俗的外表下却隐藏着一颗敏感而善良的心。他为自己早期对原子弹研制的贡献而饱受痛苦和自责的折磨。这些内心的恶魔一直阻碍着他的研究进展,直到1947年,他在纽约参加了一个研讨会,物理学家兰姆谈到了狄拉克方程预测的氢原子某些能级与微波激发原子的实验结果之间的差异。在贝特快速计算兰姆位移的启发下,费曼开发了新的技术来解决这个问题,并将他的研究扩展到更广泛的带电粒子之间的量子电动力学(QED)相互作用。
QED 描述的是电子和光之间的相互作用。1965 年,费曼与另外两位物理学家施温格和朝永振一郎共同获得了诺贝尔物理学奖,他们各自独立提出了 QED。
费曼的 QED 是施温格发展起来的那套令人望而生畏的数学理论的另一个版本。在费曼的版本中,“费曼图”的发明使这个深奥的理论变得更加简洁易懂:时空坐标上的线代表电子和正电子的运动,波浪线代表光子的发射或吸收,而圆环则代表一些更神秘的相互作用。这些图可能会变得非常复杂,但与大量的数学相比,它们太简单了。
○ 费曼图:两个电子交换一个光子(左);右:引力子遭遇量子涨落。| 图片来源:Olena /
从 20 世纪 50 年代开始,费曼开始探索理论物理学的许多其他领域,包括超流体、超导性、引力以及质子和中子的成分(他称之为部分子)。在每一项研究中,他都会进行修改和调整,直到得出明确的结论。
○ 费曼于 1962 年做的笔记。| 图片来源:
他是一个如此复杂的综合体,当你以为他是一个玩世不恭的坏小子时,你会发现他是最有原则、最正直、最诚实的科学家。1986 年,费曼受政府委托,调查载有七名宇航员的挑战者号航天飞机灾难性事件的原因。当他前往调查时,他感受到了官僚主义和政治带来的阻力,也意识到了问题所在。此外,他还表现出了其他委员会成员所缺乏的道德勇气,批评 NASA 管理人员不接受工程师的警告,并指出导致系统故障的设计问题。
如果费曼相信任何权威的话,那就是真理留学之路,他对这一神圣标准的忠诚为他和科学赢得了尊重。
1986 年 6 月,费曼和阿姆斯特朗出席总统委员会关于航天飞机挑战者号事故报告的新闻发布会。
教育家
除此以外,费曼还是一位出色的讲师和教育家。有幸听过他讲座的人无不惊叹他的思维敏捷。他在加州理工学院教授一门大一课程“物理X”,学生可以向他提问。费曼喜欢按照自己的习惯学习,他常常拒绝为学生提供直接的答案,而是鼓励他们自己思考。
费曼的讲稿被仔细记录并以书籍和文章的形式出版,其中一个版本就是加州理工学院著名的三卷本《费曼物理学讲义》(1964 年)。
○ 讲座结束后,费曼与助教交谈。背景中的两人分别是和桑兹。图片来源:of 。
费曼的伟大不仅仅体现在他杰出的科学贡献上,他自由的思想、独特的人格魅力、不畏权威的质疑精神、简洁生动的科学讲解感染了每一个人。